Question

【題目】氮的氧化物是大氣的主要污染物，是當(dāng)前環(huán)保工作的重要研究?jī)?nèi)容之一。

(1)氨氣還原氮的氧化物

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1 ②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2

則4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H=________。(用含△H1、△H2的式子表示)

依據(jù)反應(yīng)②，可將氨氣直接用于燃料電池，用KOH溶液作電解質(zhì)溶液，寫出負(fù)極電極反應(yīng)式:____________。

(2)在一密閉容器中投入一定量的氨氣，發(fā)生反應(yīng)2NH3N2+3H2△H>0，反應(yīng)過(guò)程中NH3的濃度隨時(shí)間變化的情況如圖所示。

請(qǐng)回答:

①曲線A中，反應(yīng)在前2min內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率為________。此條件下的平衡常數(shù)K=____。

②在其它條件相同時(shí)，若改變某一條件，使該反應(yīng)發(fā)生如圖曲線B的反應(yīng)情況，則此條件可能是改變_________(填“濃度”、“壓強(qiáng)”、“溫度”或“催化劑”)。簡(jiǎn)述判斷理由_________。

(3)一定溫度下，在恒壓密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應(yīng):

①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ②2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

若達(dá)平衡時(shí)，c(NO2)=0.6mol/L，c(O2)=1.2mol/L，則反應(yīng)②中NO2的轉(zhuǎn)化率為______，N2O5(g)的起始濃度應(yīng)至少大于______mol/L.

Answer 1

【答案】 ΔH2 -3ΔH1 2NH3 -6e－+6OH－=N2 +6H2O 0.3 mol/(L·min) 0.12 溫度 從圖像變化趨勢(shì)看，B比A反應(yīng)速率加快，達(dá)平衡時(shí)NH3濃度小，所以只可能是升高溫度 70% 1

【解析】(1)已知：①N2(g)+O2(g)＝2NO(g) △H1

②4NH3(g)+3O2(g)＝2N2(g)+6H2O(l) △H2

則根據(jù)蓋斯定律可知②－①×3即得到反應(yīng)4NH3(g)+6NO(g)＝5N2(g)+6H2O(1)的△H＝△H2－3△H1。負(fù)極氨氣發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液顯堿性，則負(fù)極電極反應(yīng)式為2NH3-6e－+6OH－＝N2+6H2O。(2)①曲線A中，反應(yīng)在前2min內(nèi)消耗氨氣是0.4mol/L，則根據(jù)方程式可知生成氫氣是0.6mol/L，氫氣的平均反應(yīng)速率為0.6mol/L÷2min＝0.3mol/(L·min)。2min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時(shí)氮?dú)馐?/span>0.2mol/L，則此條件下的平衡常數(shù)K＝。②從圖像變化趨勢(shì)可知，B比A反應(yīng)速率加快，達(dá)平衡時(shí)NH3濃度小，由于正反應(yīng)是體積增大的吸熱的可逆反應(yīng)，所以改變的條件只可能是升高溫度。(3)設(shè)反應(yīng)①中生成氧氣是xmol/L，則生成NO2是4xmol/L，因此反應(yīng)②中生成氧氣是1.2mol/L－xmol/L，消耗NO2是2.4mol/L－2xmol/L，所以4xmol/L－(2.4mol/L－2xmol/L)＝0.6mol/L，解得x＝0.5，所以反應(yīng)②中NO2的轉(zhuǎn)化率為。由于是可逆反應(yīng)，則N2O5(g)的起始濃度應(yīng)至少大于2xmol/L＝1mol/L。